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油氣管道與城市管網(wǎng)交叉風(fēng)險識別及解決措施

文檔作者：姚小靜朱元東孫向萊文檔來源： 1．山東省特種設(shè)備檢驗研究院 2．山東省油區(qū)工作辦公室		點擊數(shù)：	更新時間： 2020年11月30日
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油氣管道與城市管網(wǎng)交叉風(fēng)險識別及解決措施木
姚小靜 ，朱元東 ，孫向萊
(1．山東省特種設(shè)備檢驗研究院，山東濟(jì)南250101；
2．山東省油區(qū)工作辦公室，山東濟(jì)南，250012)
摘要：隨著城市擴(kuò)張和人口聚集，管道老齡化趨勢，油氣管道與城市管網(wǎng)交叉(并行)安全是亟
需解決的關(guān)鍵問題。從風(fēng)險檢驗的角度，結(jié)合實際檢驗案例，介紹了肯特管道風(fēng)險評分法，認(rèn)為交
叉(并行)油氣管道的風(fēng)險因素為雜散電流腐蝕和其他腐蝕、彎曲應(yīng)力和應(yīng)力集中及第三方破壞
等。提出了相應(yīng)的風(fēng)險解決措施，同時就管道缺陷的精確定位及缺陷處腐蝕狀態(tài)進(jìn)行了探討。
關(guān)鍵詞：油氣管道城市管網(wǎng) 交叉(并行) 風(fēng)險因素檢測技術(shù)
長輸油氣管道是輸送石油、天然氣和成品油
等能源的重要運(yùn)輸手段，已成為繼公路、鐵路、水
運(yùn)和航空之后第五大交通運(yùn)輸方式，油氣長輸管
道選址鋪設(shè)均按照法律和設(shè)計驗收標(biāo)準(zhǔn)要求執(zhí)
行。隨著城市擴(kuò)張和人口聚集，后建管線不得不
與已建工程的管道相鄰(平行、斜接或交叉)，甚
至在局部地段還要通過“公共走廊”f1 J6。目前油
氣管線與市政管網(wǎng)的矛盾沖突在全國成為一個普
遍現(xiàn)象，而管道運(yùn)行壽命呈“浴盆曲線”。目前中
國正處于新一輪油氣管網(wǎng)建設(shè)高峰期，又有相當(dāng)
比例的管道進(jìn)入老齡化，油氣管道泄漏事故也處
于高發(fā)期，兩相疊加，風(fēng)險陡增，一旦發(fā)生事故，往
往會帶來巨大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，同時產(chǎn)生
惡劣的社會影響。如何保障臨近生活區(qū)或化工區(qū)
油氣管道與城市管網(wǎng)并行或交叉的安全運(yùn)行是目
前急需解決的問題。結(jié)合長輸管道檢驗實例，從
風(fēng)險分析的角度介紹了油氣管道非開挖檢測及評
價技術(shù)。
1 基于風(fēng)險的檢驗
基于風(fēng)險的檢驗(RBI)是一種追求系統(tǒng)安全
性與經(jīng)濟(jì)性統(tǒng)一的理念與方法，它是在對系統(tǒng)中
固有的或潛在的危險發(fā)生的可能性與后果進(jìn)行科
學(xué)分析的基礎(chǔ)上，給出風(fēng)險排序，找出薄弱環(huán)節(jié)，
以確保本質(zhì)安全和減少運(yùn)行費(fèi)用為目標(biāo)，優(yōu)化檢
驗策略的一種管理方式 ]。實施RBI檢測目的
有3個方面：(1)提高設(shè)備的安全性、可靠性；(2)
提高安全管理水平及合理配置維護(hù)；(3)檢驗
資源。
1．1 風(fēng)險與危險的關(guān)系
風(fēng)險是一種不確定性，是為獲取某種收益i7
不得不遭受某種損失的可能性。它有可能會向土
的方向發(fā)展，也有可能向好的方向發(fā)展，即使發(fā)
了，其影響程度也可能不同，因而影響其損失發(fā)
的概率和后果；而危險則不一樣，它的發(fā)生只會
生不利結(jié)果，如果不及時解決，會導(dǎo)致毀滅。人ff
能夠化解風(fēng)險，卻無法改變危險，主要是看風(fēng)險
生的概率和破壞程度。為了將風(fēng)險將至最低，需
摸清風(fēng)險的影響因素，進(jìn)而選擇合理的方法進(jìn)彳=
降低或消除 。
1．2 管道風(fēng)險評估
管道風(fēng)險評估(管道完整性管理)是目前車
為流行的一種管理方式，分為定量、定性、半定
和半定性，被大家廣泛采用的是美國W．Ker
Muhlbauer編寫的《管道風(fēng)險管理手冊》(肯特
道風(fēng)險評分法) j。從影響管道安全運(yùn)行的4／1
方面半定量地進(jìn)行了風(fēng)險評估，同時結(jié)合泄漏
數(shù)計算出相對風(fēng)險比率，進(jìn)而確定管道所處的
險狀態(tài)，其相對風(fēng)險比率為0～2 000，數(shù)值越高
說明其越安全。該風(fēng)險評估有利于檢驗機(jī)構(gòu)和
道使用單位進(jìn)行管道的完整性管理，避免出現(xiàn)
目檢修，造成“開挖易腐，越挖越腐”現(xiàn)象，提高
收稿日期：2015—04一O1；修改稿收到日期：2015—08—06。
作者簡介：姚小靜(1980一)，碩士研究生，高級工程師，主
從事壓力容器及壓力管道檢驗研究及失效分析鑒定工作
E—mail：xiaojingyao1234@163．13011
基金項目：山東省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局風(fēng)險基金項目《基于l
險的長輸油氣管道檢驗評價技術(shù)研究》
6】
￡的檢驗效率，降低企業(yè)管理成本。
管道風(fēng)險因素識別及解決措施
城市管網(wǎng)主要有供排水管道、燃?xì)夂蜔崃?
}道和通訊等電力電纜管道等管道，長輸油氣管道
i城市管網(wǎng)管道并行或交叉，互相影響。通過風(fēng)險
j．析，認(rèn)為交叉并行的主要風(fēng)險因素有雜散電流腐
擔(dān)、交直流干擾和施工維護(hù)產(chǎn)生的次生危害。
． 1 交流雜散電流腐蝕
． 1．1 腐蝕危害
高壓交流輸電線路發(fā)生故障時，在故障位置
有很大的瞬時電流，根據(jù)交流輸電線路的等級
同，瞬時電流大小不等，電流大時能達(dá)到幾十到
L千安培。故障電流入地會使地電位抬升，擊穿
時近埋地管道防腐蝕層或管體，擊傷管道上正在
隹護(hù)維修的工作人員，對維修人員造成傷害；同時
療腐層蝕漏點處，感應(yīng)的交流電流泄漏到大地中，
成管道的交流雜散電流腐蝕。通常管道上的交
芤腐蝕速率比直流腐蝕速率大很多，如1 A直流
散電流在一根鋼管上流進(jìn)流出，1 a內(nèi)將導(dǎo)致大
勺10 kg金屬的蝕失 J，即在很短的時間內(nèi)便會
更管道穿孑L泄漏，造成財產(chǎn)損失及人員傷亡；其次
防腐蝕層有漏點，電流流入管道可能損害管道
殳施，如絕緣法蘭、絕緣接頭或恒電位儀等 J，腐
蟲形貌見圖1。
圖1 雜散電流腐蝕凹坑
． 1．2 交流檢測
雜散電流檢測儀可以沿管道路線檢測管道上
壬何雜散干擾電流的大小和方向。雜散電流檢測
義檢測圖上能表明什么地方是電流流人點、什么
也方是流出點，利用這種信息在適當(dāng)?shù)牡攸c或區(qū)
或采取措施可以減緩管道上雜散電流的干擾。當(dāng)
施了緩解措施后，雜散電流檢測儀還可評估緩
鋅措施是否成功。它還可以用來測量管地電位
借助于參比電極)，自動記錄管地電位隨時間的
蓬化，從電位的分布上判斷是否存在雜散電流干
62
擾，2007年曾成功地在聊泰線上實施了檢驗。
2．1．3 腐蝕防護(hù)
交流干擾防護(hù)主要有接地、屏蔽、隔離和等電
位等方法，實踐中，一般優(yōu)先使用接地排流作為防
護(hù)措施，GB／T 50698-201 1《埋地鋼質(zhì)管道交流干
擾防護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》根據(jù)地床與管道的連接方式，排
流法主要分為直流排流、固態(tài)去耦合排流和負(fù)電流
排流3種。何驍? 通過實驗證明了：(1)直接排
流即將干擾管道與地床直接用導(dǎo)線連接起來進(jìn)行
排流。該法排流效果好且簡單經(jīng)濟(jì)，不過容易造成
陰極保護(hù)電流流失，適用于陰極保護(hù)的管道；(2)
用犧牲陽極代替直接排流時的地床，就是負(fù)電位排
流，陰極效果比較好。造價較高，且可能存在極性
逆轉(zhuǎn)問題；(3)隔直流排流即在直流排流回路中串
入阻隔直流電流元件，達(dá)到阻止陰極保護(hù)的目的。
其中隔直流排流采用的鉗位式排流不僅能阻止保
護(hù)電流的泄流，還可利用部分干擾電壓作陰極保
護(hù)，隔直流措施在實際應(yīng)用中被公認(rèn)為效果最好的
方式。不過應(yīng)該注意，鉗位式排流要求接地材料和
被保護(hù)構(gòu)筑物材料相同以避免存在電位差，否則可
能嚴(yán)重地影響排流后的直流到位，影響防護(hù)效果。
2．2 交叉部位腐蝕狀態(tài)檢測
腐蝕是造成油氣管道失效的第二大因素，而
盲目開挖，往往會造成“開挖易腐，越挖越腐”的
現(xiàn)象，因此應(yīng)盡量避免不必要的開挖。在城市管
網(wǎng)交叉(并行部位)鄰近區(qū)域，城市地下金屬物較
多，干擾因素較多，相比較野外地下管道定位難度
非常大，單一設(shè)備無法精確腐蝕位置及狀態(tài)，姚小
靜等 結(jié)合實際檢測實例，討論了精確確定油氣
管道防腐蝕層破損位置腐蝕狀態(tài)的檢測方法。
2．2．1 管道定位及外防腐蝕層狀況檢測
為了確保檢測是在管道的正上方，應(yīng)先采用
RD4000管道定位儀或雷達(dá)進(jìn)行管道定位后，采
用PCM+管線防腐層探測儀“A字架”確定管道
防腐蝕層破損點。
2．2．2 破損點嚴(yán)重性與陰陽極狀態(tài)判斷
有效地判斷管線外防腐蝕層破損點的嚴(yán)重性
和陰陽極狀態(tài)是確保有缺陷管道安全運(yùn)行的重要
因素。采用雜散電流測繪儀(DCVG)和SCM雜
散電流測繪儀確定缺陷點的嚴(yán)重性與陽陰極狀
態(tài)。在一般情況下，采用DCVG即可。破損點具
體位置與電位的關(guān)系顧寶珊等認(rèn)為 電位梯度
小于50 mV，防腐蝕層狀況良好。聊泰線現(xiàn)場檢
驗開挖驗證過程中發(fā)現(xiàn)破損點在管道上下左右分
布，示意圖見圖3。破損點在管道正上方4處，地
表2處的電位與管位一致；破損點在管道左邊5
處，地表1處的電位最大；破損點在管道右邊6
處，檢漏儀定中心點在地表3處；破損點在管底7
處，泄漏電流分別由5處和6處輻射到地表，1和
3處均有電位，且相等。
1 2 3
7
圖2 破損點在管道上下左右位置
在進(jìn)行聊泰線定期檢驗過程中發(fā)現(xiàn)多處并行
與交叉管線，且防腐蝕層存在不同程度的破損，還
發(fā)現(xiàn)更嚴(yán)重的機(jī)械損傷凹坑，見圖3。
圖3 交叉管道處發(fā)生凹坑腐蝕
2．3 交叉(并行)管線應(yīng)力分析
長輸油氣管線受到的應(yīng)力主要是由內(nèi)壓引起
的環(huán)向應(yīng)力。管線彎曲變形造成了彎曲應(yīng)力(如
土壤條件發(fā)生變化)和幾乎忽略不計的徑向應(yīng)
力。由此可見，只有彎曲應(yīng)力才是影響管線安全
運(yùn)行的主要應(yīng)力。長輸管線采用彈性鋪設(shè)，且埋
在凍土層以下，設(shè)計階段已經(jīng)考慮了鋪設(shè)環(huán)境的
載荷條件，但若城市管網(wǎng)為后期建設(shè)時使得油氣
管線由埋地鋪設(shè)變?yōu)榧芸辗绞?，往往會存在較大
的彎曲應(yīng)力，從而存在應(yīng)力集中區(qū)，見圖4。同時
若介質(zhì)、環(huán)境條件滿足，則可能發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂
或者應(yīng)力開裂。
圖4 彎曲應(yīng)力
3 結(jié)論與建議
(1)從風(fēng)險分析的角度，結(jié)合肯特管道風(fēng)5
評分法說明了油氣管道風(fēng)險管理的重要性。
(2)油氣管道交叉(并行)風(fēng)險影響因素主
為雜散電流腐蝕和其他腐蝕、彎曲應(yīng)力和應(yīng)力 4
中及第三方破壞等。
(3)管道運(yùn)行單位均應(yīng)建立長輸油氣管i
SCADA系統(tǒng)(計算機(jī)為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過程控制與i
程調(diào)度相結(jié)合的監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集自動化系統(tǒng))
加強(qiáng)日常巡視保護(hù)，避免因第三方施工或周圍
境變化引發(fā)管道事故。
(4)嚴(yán)格按照法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)開展定期檢驗和風(fēng)5
評估，及時有效地發(fā)現(xiàn)管體缺陷；確定管道的剩
壽命和剩余強(qiáng)度，提高隱患管段的風(fēng)險預(yù)測能力
延長管道的總體使用壽命。
(5)按照法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)要求，加強(qiáng)管道施工質(zhì)量
避免野蠻施工造成管體及防腐層破損，從源頭一
確保管道安全運(yùn)行。
參考文獻(xiàn)
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(編輯寇岱清
5【isk Recognition for Cross—over Oil&amp;amp; Gas Pipelines and M unicipal Pi peline Network
Yao Xiaofing ，Zhu Yuandong ，Sun Xiangrong
(1．Shandong Special Equipment Inspection Institute，Jinan 250101，China；
2．Shandong Oil District Office，Jinan 250012，China)
bstract：With the expansions of cities and municipal population as well as aging of pipelines，the safety of CROSS—over(or
lrallel running)of oil＆gas pipelines and municipal pipeline network has become a major concern which needs to be solved．
he risk evaluation method for Kente pipeline is described in respect of risk inspection and through a case study．The study has
included that the risk factors of oil＆gas cross—over pipelines or parallel oil＆gas pipelines are stray—current corosion．other
)rrosions，bending stress，stress concentration and third—party damaging，etc．Th e corresponding risk preventing measures
tve been proposed．At the same time，the precise positioning of pipeline defects and corrosion conditions at the defects are
udied，which provides good guidelines for the effective management of oil and gas pipeline operation．
：eywords：oil＆gas pipeline，municipal pipeline network，cross—over(paralle1)，risk factor，inspection technology
中石油在四川盆地的頁巖氣儲量增加
經(jīng)國土資源部審查和批準(zhǔn)，中石油日前在四川盆地
j威202井區(qū)、寧201井區(qū)和YS108井區(qū)內(nèi)增加了
)7．87 km 新的含頁巖氣探區(qū)。
這些新的含頁巖氣探區(qū)的地下增加了1 635．3×10
t 探明頁巖氣儲量，技術(shù)可采儲量408．8×10 m。。這3
井區(qū)都位于四川I盆地的國家頁巖氣示范區(qū)內(nèi)。
截止到8月27日，在新探明的地區(qū)內(nèi)，47口井已經(jīng)
產(chǎn)，平均日產(chǎn)362×10 m 頁巖氣。
這是中石油第一次向中國國土資源部提交探明頁巖
e儲量。
(摘編自中國石化新聞網(wǎng))
石化行業(yè)擁抱互聯(lián)網(wǎng)打造新的商業(yè)模式
面對復(fù)雜的宏觀經(jīng)濟(jì)形勢，石化的行業(yè)將面臨更大
經(jīng)營壓力，石化企業(yè)順應(yīng)“互聯(lián)網(wǎng)+”浪潮的融合發(fā)展、
業(yè)模式創(chuàng)新與變革受到業(yè)內(nèi)廣泛關(guān)注。2015年9月17
j，2015中國國際石油化工大會在上海召開，與會專家認(rèn)
， 面對石化行業(yè)的新形勢、新要求，以及互聯(lián)網(wǎng)+的不
深入，企業(yè)應(yīng)擁抱互聯(lián)網(wǎng)，積極構(gòu)建并打造新的商業(yè)
式。
數(shù)據(jù)顯示，2015年1—7月份石化行業(yè)累計增加值同
E增長8．8％ ，實現(xiàn)主營業(yè)務(wù)的收入7．46×10 RMB￥，同
E下降5．5％ ，利潤總額3 711×10 RMB￥，同比下降了
3．7％ ，上交稅金5 669×10 RMB￥，同比增長了10％ ，
E成固定增產(chǎn)投資1．21×10 RMB￥，同比增長1．8％ ，
l主出口貿(mào)易總額3 745．1×10 USD，同比下降20％。面對
復(fù)雜的宏觀經(jīng)濟(jì)形勢，石油化工工業(yè)聯(lián)合會副會長李潤
生表示，目前石化行業(yè)生產(chǎn)總體保持基本平穩(wěn)，但下行的
壓力依然很大，保增長的任務(wù)非常艱巨。企業(yè)要順應(yīng)技
術(shù)與管理不斷創(chuàng)新和變革的浪潮，在錯綜復(fù)雜的經(jīng)濟(jì)環(huán)
境和形勢下，實現(xiàn)質(zhì)量效益和可持續(xù)發(fā)展。
研討會上，與會專家普遍認(rèn)為，國內(nèi)已經(jīng)成為石油和
化學(xué)工業(yè)的生產(chǎn)和消費(fèi)大國，但由于多年來我國石化行
業(yè)粗放式發(fā)展，積累了較多的矛盾和問題，如傳統(tǒng)產(chǎn)能普
遍過剩、產(chǎn)業(yè)層次不高、創(chuàng)新能力不足等?！斑@些問題都
嚴(yán)重制約行業(yè)的發(fā)展，未來一段時間，加快結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)
型升級成為行業(yè)發(fā)展的內(nèi)在要求，也是一個急需破解的
課題?！?
石化電商2．0前景可期。與會專家認(rèn)為，國內(nèi)經(jīng)濟(jì)增
長進(jìn)入新常態(tài)，在經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整的過程中，資金占壓率
高、商圈相對單一、客戶渠道相對單一的傳統(tǒng)商業(yè)模式必
將受到?jīng)_擊。在這種情況下，很多行業(yè)擁抱互聯(lián)網(wǎng)，商業(yè)
模式已經(jīng)進(jìn)入變革通道，不少新產(chǎn)品，新服務(wù)，新業(yè)態(tài)橫
空出世，在競爭和融合當(dāng)中實現(xiàn)了突破和蛻變。
“互聯(lián)網(wǎng)+”為交易商提供了一個公開、公平、公正的
電子商務(wù)平臺。據(jù)了解，深油所創(chuàng)新的現(xiàn)貨交易模式是
以互聯(lián)網(wǎng)+石油化工+創(chuàng)新金融的服務(wù)實體經(jīng)濟(jì)發(fā)展的
電子商務(wù)平臺。在充分借鑒和吸收國內(nèi)外先進(jìn)經(jīng)驗的基
礎(chǔ)上，以市場需求為導(dǎo)向，在不違反有關(guān)規(guī)定的前提下而
開發(fā)的現(xiàn)貨交易業(yè)務(wù)，為交易商和會員企業(yè)提供了一個
公開、公平、的電子商務(wù)平臺，有效幫助交易商和會員企
業(yè)實現(xiàn)交易價值，實現(xiàn)價格鎖定、規(guī)避現(xiàn)貨貿(mào)易價格波動
風(fēng)險的功能，真正起到服務(wù)實體經(jīng)濟(jì)發(fā)展的作用。
(摘編自中國石化新聞網(wǎng))

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